Anergie: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 7. Oktober 2021, 17:59 Uhr

Als Anergie wird der Bestandteil einer Energie bezeichnet, der in einem Prozess keine Arbeit verrichten kann.

In einer idealen, d. h. reversibel arbeitenden Wärmekraftmaschine, die zwischen einem Wärmereservoir (z. B. Ofen) und einer Wärmesenke (der kühleren Umgebung mit T_res > T_Umg) arbeitet, kann immer nur ein Teil der thermischen Energie, nämlich die Exergie, in technische Arbeit umgewandelt werden; ein anderer Teil (die Anergie) muss zwingend an die Wärmesenke abgeführt werden und kann dann nicht mehr in andere Energieformen umgewandelt werden. In Wärmekraftwerken ist die Wärmesenke, die die Anergie an die Umgebung übergibt, z. B. ein Kühlturm, ein großes Fließgewässer oder ein Fernwärmenetz.

Die Anergie ist also der Rest, der übrig bleibt, wenn die Exergie entzogen worden ist:

Energie = Anergie + Exergie.

Die beiden Begriffe Anergie und Exergie gehen auf Arbeiten von Zoran Rant zurück^[1] und differenzieren die thermische Energie in zwei Anteile. Alle anderen Energieformen (mechanisch, elektrisch usw.) sind reine Exergie.

Der Anteil der Anergie an der gesamten Energie ergibt sich im reversiblen, d. h. idealen Wärmekraftprozess aus dem Carnot-Wirkungsgrad η:

1-\eta ={\frac {T_{\mathrm {min} }}{T_{\mathrm {max} }}}

,

hängt also nur von den Temperaturen T_max des Wärmereservoirs und T_min der Wärmesenke ab, zwischen denen die Wärmekraftmaschine arbeitet. In einer realen Wärmekraftmaschine gibt es Verluste, die dazu führen, dass sich der Anteil der Anergie auf Kosten der Exergie vergrößert.

Die Energie der Umgebung ist reine Anergie. Diese Annahme beruht darauf, dass die Umgebung so groß ist, dass ein Prozess weder Temperatur noch Druck der Umgebung messbar beeinflusst.

Eine Ausnahme ergibt sich, wenn die Wärmekraftmaschine zwischen der Umgebung und einem Kältereservoir arbeitet (T_res < T_Umg); in diesem Fall kann die Energie der Umgebung in Exergie umgewandelt werden.

Siehe auch

Anergienetz

Literatur

Norbert Elsner, Achim Dittmann: Grundlagen der Technischen Thermodynamik, Band 1, Energielehre und Stoffverhalten. Akademie Verlag, Berlin 1993, ISBN 3-05-501390-5, S. 122 ff.

Einzelnachweise

↑ zitiert nach

[1] zitiert nach

[1]

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-{{Dieser Artikel|behandelt den Begriff aus der [[Energietechnik]], eine weitere Bedeutung ist [[Anergie (Immunologie)]] in der Immunologie}}
+{{Dieser Artikel|behandelt den Begriff aus der [[Thermodynamik]], eine weitere Bedeutung ist [[Anergie (Immunologie)]] in der Immunologie}}
-Als '''Anergie''' wird der Bestandteil einer [[Energie]] bezeichnet, der in einem [[Prozess (Technik)|Prozess]] keine Arbeit verrichten kann. Die Größe der Anergie ist vom thermischen Zustand der jeweiligen Umgebung und von den Charakteristika des Prozesses abhängig.<ref>http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB102-07.htm</ref>
+Als '''Anergie''' wird der Bestandteil einer [[Energie]] bezeichnet, der in einem [[Thermodynamischer Prozess|Prozess]] ''keine'' [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] verrichten kann.
-Die Anergie gibt an, wie viel Energie maximal gewonnen werden könnte, wenn ein System, dessen Energie durch einen Prozess bereits erschöpfend genutzt worden ist, durch einen idealen Prozess in ein neues Gleichgewicht mit einer [[Absoluter_Nullpunkt|absolut kalten]] Umgebung gebracht würde.
+In einer idealen, d.&nbsp;h. [[Reversibler Prozess|reversibel]] arbeitenden [[Wärmekraftmaschine]], die zwischen einem Wärme[[reservoir]] (z.&nbsp;B. Ofen) und einer [[Wärmesenke]] (der kühleren Umgebung mit&nbsp;T<sub>res</sub>&nbsp;>&nbsp;T<sub>Umg</sub>) arbeitet, kann immer nur ein Teil der [[thermische Energie|thermischen Energie]], nämlich die [[Exergie]], in [[technische Arbeit]] umgewandelt werden; ein anderer Teil (die Anergie) muss zwingend an die Wärmesenke abgeführt werden und kann dann nicht mehr in andere Energieformen umgewandelt werden. In [[Wärmekraftwerk]]en ist die Wärmesenke, die die Anergie an die Umgebung übergibt, z.&nbsp;B. ein [[Kühlturm]], ein großes [[Fließgewässer]] oder ein [[Fernwärme]]<nowiki/>netz.
-Das Gegenstück zur Anergie ist die [[Exergie]], welche angibt, wie viel [[Arbeit (Physik)|mechanische Arbeit]] maximal in einem definierten Prozess unter Beteiligung der Umgebung gewonnen werden kann, wenn das System ins thermodynamische Gleichgewicht mit der Umgebung kommt.
+Die Anergie ist also der Rest, der übrig bleibt, wenn die Exergie entzogen worden ist:
-Ein System, das sich im Gleichgewicht mit der Umgebung befindet, ist also nicht ohne Energie, sondern ohne Exergie und enthält immer noch seine Anergie.
+:Energie = Anergie + Exergie.
-Für Systeme, die sich oberhalb der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks befinden, wird meist vereinfacht gesagt:
+Die beiden Begriffe Anergie und Exergie gehen auf Arbeiten von [[Zoran Rant]] zurück<ref>zitiert nach {{Literatur |Autor=Fran Bošnjaković, Karl-Friedrich Knoche |Titel=Technische Thermodynamik Teil 1 |Auflage=8 |Verlag=Steinkopff Verlag |Ort=Darmstadt |Datum=1998 |ISBN=3-642-63818-X |Kapitel=12.4 Anergie |Sprache=de}}</ref> und differenzieren die thermische Energie in zwei Anteile. Alle anderen Energieformen (mechanisch, [[Elektrische Energie|elektrisch]] usw.) sind reine Exergie.
-Anergie + [[Exergie]] = [[Energie]]
+Der Anteil der Anergie an der gesamten Energie ergibt sich im reversiblen, d.&nbsp;h. idealen Wärmekraftprozess aus dem [[Carnot-Wirkungsgrad]]&nbsp;η:
-Beachtet werden muss dabei, dass es sich sowohl bei der Anergie als auch bei der Exergie um Energieformen handelt. Die Unterscheidung erfolgt lediglich anhand der Fähigkeit zur Nutzbarmachung der Energie.
+:<math>1 - \eta = \frac{T_\mathrm{min}}{T_ \mathrm{max}}</math>,
+hängt also nur von den Temperaturen&nbsp;T<sub>max</sub> des Wärmereservoirs und&nbsp;T<sub>min</sub> der Wärmesenke ab, zwischen denen die Wärmekraftmaschine arbeitet. In einer realen Wärmekraftmaschine gibt es Verluste, die dazu führen, dass sich der Anteil der Anergie auf Kosten der Exergie vergrößert.
+Die Energie der Umgebung ist reine Anergie. Diese Annahme beruht darauf, dass die Umgebung so groß ist, dass ein Prozess weder Temperatur noch Druck der Umgebung messbar beeinflusst.
+Eine Ausnahme ergibt sich, wenn die Wärmekraftmaschine zwischen der Umgebung und einem ''Kälte''reservoir arbeitet (T<sub>res</sub>&nbsp;<&nbsp;T<sub>Umg</sub>); in diesem Fall kann die Energie der Umgebung in Exergie umgewandelt werden.
 == Siehe auch ==
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 == Literatur ==
-* Norbert Elsner, Achim Dittmann: ''Grundlagen der Technischen Thermodynamik, Band 1, Energielehre und Stoffverhalten.'' Akademie Verlag, Berlin 1993, ISBN 3055013905, S.&nbsp;122&nbsp;ff.
+* {{Literatur |Autor=[[Fran Bošnjaković]], [[Karl-Friedrich Knoche]] |Titel=Technische Thermodynamik Teil 1 |Auflage=8 |Verlag=Steinkopff Verlag |Ort=Darmstadt |Datum=1998 |ISBN=3-642-63818-X |Kapitel=12.4 Anergie |Sprache=de}}
+* {{Literatur |Autor=Hans Dieter Baehr, Stephan Kabelac |Titel=Thermodynamik |Auflage=16 |Verlag=Springer-Verlag GmbH |Datum=2016 |ISBN=978-3-662-49567-4 |Kapitel=3.3 Die Anwendung des 2. Hauptsatzes auf Energieumwandlungen: Exergie und Anergie |Sprache=de}}
+* Norbert Elsner, Achim Dittmann: ''Grundlagen der Technischen Thermodynamik, Band 1, Energielehre und Stoffverhalten.'' Akademie Verlag, Berlin 1993, ISBN 3-05-501390-5, S.&nbsp;122&nbsp;ff.
 == Einzelnachweise ==